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石家庄市采暖前后大气颗粒物及其碳组分特征

李璇  赵晓楠  俞磊  肖捷颖  王建国  段二红  
【摘要】:为研究石家庄市大气颗粒物、碳组分特征和污染来源,采集2016年11月1日—12月31日石家庄市大气颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5)和PM1)样品,分析采暖前后PM_(10)、PM_(2.5)和PM1及其中OC(有机碳)、EC(元素碳)和WSOC(水溶性有机碳)浓度水平,计算颗粒物与碳组分间相关性,进行OC/EC(质量浓度之比,下同)特征比值法和8个碳组分(OC1、OC2、OC3、OC4、OPC、EC1、EC2和EC3)研究.结果表明:(1)采暖后ρ(PM_(10))和ρ(PM_(2.5))比采暖前分别增加了26.4%和32.1%,而采暖后ρ(PM1)比采暖前降低了12.2%.采样期间ρ(PM_(10))与ρ(PM_(2.5))显著相关,而ρ(PM1)分别与ρ(PM_(2.5))和ρ(PM_(10))相关性差.采暖后散煤燃烧造成ρ(PM_(10))和ρ(PM_(2.5))增加,区域机动车限行和工业限产/停产导致ρ(PM1)降低.(2)Pearson相关系数计算可知,ρ(OC)与ρ(EC)强相关;ρ(PM_(10))和ρ(PM_(2.5))分别与ρ(OC)和ρ(WSOC)强相关,而ρ(PM1)分别与ρ(OC)和ρ(WSOC)中等相关;ρ(PM_(10))和ρ(PM_(2.5))分别与ρ(EC)弱相关,ρ(PM1)与ρ(EC)中等相关.(3)采暖后PM_(10)、PM_(2.5)和PM1中ρ(OC)比采暖前分别增加了215.1%、97.2%和18.5%;采暖后PM_(10)和PM_(2.5)中ρ(EC)比采暖前分别增加了65.2%和5.3%,而采暖后PM1中ρ(EC)比采暖前降低了10.9%.集中供热和散煤燃烧排放了大量OC;PM_(10)和PM_(2.5)中EC主要来源于散煤燃烧,PM1中EC主要来源于工业排放和机动车尾气.(4)采暖前PM_(10)、PM_(2.5)和PM1中OC/EC平均值分别为4.5、4.5和4.3;采暖后PM_(10)和PM_(2.5)中OC/EC平均值分别为9.8和9.7,而PM1中OC/EC平均值为7.4.采暖前后SOC/OC(质量浓度之比,下同)平均值的范围为0.36~0.65,石家庄市冬季大气中SOC污染严重;(5)8个碳组分分析发现,石家庄市机动车限行导致PM1中ρ(EC1)降低,而采暖后集中供暖和散煤燃烧的增加,导致ρ(OC2)明显增加.研究显示,大气颗粒物中碳组分采暖前主要来源于机动车尾气,而采暖后主要来源于燃煤燃烧,尤其是散煤燃烧.

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